source: src/AST/Decl.hpp @ b9fe89b

ast-experimental
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Line 
1//
2// Cforall Version 1.0.0 Copyright (C) 2015 University of Waterloo
3//
4// The contents of this file are covered under the licence agreement in the
5// file "LICENCE" distributed with Cforall.
6//
7// Decl.hpp --
8//
9// Author           : Aaron B. Moss
10// Created On       : Thu May 9 10:00:00 2019
11// Last Modified By : Andrew Beach
12// Last Modified On : Wed Apr  5 10:42:00 2023
13// Update Count     : 35
14//
15
16#pragma once
17
18#include <iosfwd>
19#include <string>              // for string, to_string
20#include <unordered_map>
21#include <vector>
22#include <algorithm>
23
24#include "FunctionSpec.hpp"
25#include "Fwd.hpp"             // for UniqueId
26#include "LinkageSpec.hpp"
27#include "Node.hpp"            // for ptr, readonly
28#include "ParseNode.hpp"
29#include "StorageClasses.hpp"
30#include "Visitor.hpp"
31#include "Common/utility.h"
32#include "Common/SemanticError.h"                                               // error_str
33
34// Must be included in *all* AST classes; should be #undef'd at the end of the file
35#define MUTATE_FRIEND \
36        template<typename node_t> friend node_t * mutate(const node_t * node); \
37        template<typename node_t> friend node_t * shallowCopy(const node_t * node);
38
39namespace ast {
40
41/// Base declaration class
42class Decl : public ParseNode {
43public:
44        std::string name;
45        Storage::Classes storage;
46        Linkage::Spec linkage;
47        UniqueId uniqueId = 0;
48        bool extension = false;
49
50        Decl( const CodeLocation& loc, const std::string& name, Storage::Classes storage,
51                Linkage::Spec linkage )
52        : ParseNode( loc ), name( name ), storage( storage ), linkage( linkage ) {}
53
54        Decl* set_extension( bool ex ) { extension = ex; return this; }
55
56        /// Ensures this node has a unique ID
57        void fixUniqueId();
58        /// Get canonical declaration for unique ID
59        static readonly<Decl> fromId( UniqueId id );
60
61        const Decl * accept( Visitor & v ) const override = 0;
62private:
63        Decl * clone() const override = 0;
64        MUTATE_FRIEND
65};
66
67/// Typed declaration base class
68class DeclWithType : public Decl {
69public:
70        /// Represents the type with all types and typedefs expanded.
71        /// This field is generated by SymTab::Validate::Pass2
72        std::string mangleName;
73        /// Stores the scope level at which the variable was declared.
74        /// Used to access shadowed identifiers.
75        int scopeLevel = 0;
76
77        std::vector<ptr<Attribute>> attributes;
78        Function::Specs funcSpec;
79        ptr<Expr> asmName;
80        bool isDeleted = false;
81        bool isTypeFixed = false;
82
83        DeclWithType( const CodeLocation& loc, const std::string& name, Storage::Classes storage,
84                Linkage::Spec linkage, std::vector<ptr<Attribute>>&& attrs, Function::Specs fs )
85        : Decl( loc, name, storage, linkage ), mangleName(), attributes( std::move(attrs) ),
86                funcSpec(fs), asmName() {}
87
88        std::string scopedMangleName() const { return mangleName + "_" + std::to_string(scopeLevel); }
89
90        /// Get type of this declaration. May be generated by subclass
91        virtual const Type * get_type() const = 0;
92        /// Set type of this declaration. May be verified by subclass
93        virtual void set_type( const Type * ) = 0;
94
95        const DeclWithType * accept( Visitor & v ) const override = 0;
96private:
97        DeclWithType * clone() const override = 0;
98        MUTATE_FRIEND
99};
100
101/// Object declaration `Foo foo = 42;`
102class ObjectDecl final : public DeclWithType {
103public:
104        ptr<Type> type;
105        ptr<Init> init;
106        ptr<Expr> bitfieldWidth;
107
108        ObjectDecl( const CodeLocation & loc, const std::string & name, const Type * type,
109                const Init * init = nullptr, Storage::Classes storage = {},
110                Linkage::Spec linkage = Linkage::Cforall, const Expr * bitWd = nullptr,
111                std::vector< ptr<Attribute> > && attrs = {}, Function::Specs fs = {} )
112        : DeclWithType( loc, name, storage, linkage, std::move(attrs), fs ), type( type ),
113          init( init ), bitfieldWidth( bitWd ) {}
114
115        const Type* get_type() const override { return type; }
116        void set_type( const Type * ty ) override { type = ty; }
117
118        const DeclWithType * accept( Visitor& v ) const override { return v.visit( this ); }
119private:
120        ObjectDecl * clone() const override { return new ObjectDecl{ *this }; }
121        MUTATE_FRIEND
122};
123
124/// Function variable arguments flag
125enum ArgumentFlag { FixedArgs, VariableArgs };
126
127/// Object declaration `int foo()`
128class FunctionDecl : public DeclWithType {
129public:
130        std::vector<ptr<TypeDecl>> type_params;
131        std::vector<ptr<DeclWithType>> assertions;
132        std::vector<ptr<DeclWithType>> params;
133        std::vector<ptr<DeclWithType>> returns;
134        // declared type, derived from parameter declarations
135        ptr<FunctionType> type;
136        /// Null for the forward declaration of a function.
137        ptr<CompoundStmt> stmts;
138        std::vector< ptr<Expr> > withExprs;
139
140        // The difference between the two constructors is in how they handle
141        // assertions. The first constructor uses the assertions from the type
142        // parameters, in the style of the old ast, and puts them on the type.
143        // The second takes an explicite list of assertions and builds a list of
144        // references to them on the type.
145
146        FunctionDecl( const CodeLocation & loc, const std::string & name, std::vector<ptr<TypeDecl>>&& forall,
147                std::vector<ptr<DeclWithType>>&& params, std::vector<ptr<DeclWithType>>&& returns,
148                CompoundStmt * stmts, Storage::Classes storage = {}, Linkage::Spec linkage = Linkage::Cforall,
149                std::vector<ptr<Attribute>>&& attrs = {}, Function::Specs fs = {}, ArgumentFlag isVarArgs = FixedArgs );
150
151        FunctionDecl( const CodeLocation & location, const std::string & name,
152                std::vector<ptr<TypeDecl>>&& forall, std::vector<ptr<DeclWithType>>&& assertions,
153                std::vector<ptr<DeclWithType>>&& params, std::vector<ptr<DeclWithType>>&& returns,
154                CompoundStmt * stmts, Storage::Classes storage = {}, Linkage::Spec linkage = Linkage::Cforall,
155                std::vector<ptr<Attribute>>&& attrs = {}, Function::Specs fs = {}, ArgumentFlag isVarArgs = FixedArgs );
156
157        const Type * get_type() const override;
158        void set_type( const Type * t ) override;
159
160        bool has_body() const { return stmts; }
161
162        const DeclWithType * accept( Visitor & v ) const override { return v.visit( this ); }
163private:
164        FunctionDecl * clone() const override { return new FunctionDecl( *this ); }
165        MUTATE_FRIEND
166};
167
168/// Base class for named type aliases
169class NamedTypeDecl : public Decl {
170public:
171        ptr<Type> base;
172        std::vector<ptr<DeclWithType>> assertions;
173
174        NamedTypeDecl(
175                const CodeLocation & loc, const std::string & name, Storage::Classes storage,
176                const Type * b, Linkage::Spec spec = Linkage::Cforall )
177        : Decl( loc, name, storage, spec ), base( b ), assertions() {}
178
179        /// Produces a name for the kind of alias
180        virtual const char * typeString() const = 0;
181
182private:
183        NamedTypeDecl* clone() const override = 0;
184        MUTATE_FRIEND
185};
186
187/// Cforall type variable: `dtype T`
188class TypeDecl final : public NamedTypeDecl {
189  public:
190        enum Kind { Dtype, DStype, Otype, Ftype, Ttype, Dimension, NUMBER_OF_KINDS };
191
192        Kind kind;
193        bool sized;
194        ptr<Type> init;
195
196        TypeDecl(
197                const CodeLocation & loc, const std::string & name, Storage::Classes storage,
198                const Type * b, TypeDecl::Kind k, bool s, const Type * i = nullptr )
199        : NamedTypeDecl( loc, name, storage, b ), kind( k ), sized( k == TypeDecl::Ttype || s ),
200          init( i ) {}
201
202        const char * typeString() const override;
203        /// Produces a name for generated code
204        const char * genTypeString() const;
205
206        /// convenience accessor to match Type::isComplete()
207        bool isComplete() const { return sized; }
208
209        const Decl * accept( Visitor & v ) const override { return v.visit( this ); }
210  private:
211        TypeDecl * clone() const override { return new TypeDecl{ *this }; }
212        MUTATE_FRIEND
213};
214
215/// Data extracted from a TypeDecl.
216struct TypeData {
217        TypeDecl::Kind kind;
218        bool isComplete;
219
220        TypeData() : kind( TypeDecl::NUMBER_OF_KINDS ), isComplete( false ) {}
221        TypeData( const TypeDecl * d ) : kind( d->kind ), isComplete( d->sized ) {}
222        TypeData( TypeDecl::Kind k, bool c ) : kind( k ), isComplete( c ) {}
223        TypeData( const TypeData & d1, const TypeData & d2 )
224                : kind( d1.kind ), isComplete( d1.isComplete || d2.isComplete ) {}
225
226        bool operator==( const TypeData & o ) const { return kind == o.kind && isComplete == o.isComplete; }
227        bool operator!=( const TypeData & o ) const { return !(*this == o); }
228};
229
230std::ostream & operator<< ( std::ostream &, const TypeData & );
231
232/// C-style typedef `typedef Foo Bar`
233class TypedefDecl final : public NamedTypeDecl {
234public:
235        TypedefDecl( const CodeLocation& loc, const std::string& name, Storage::Classes storage,
236                Type* b, Linkage::Spec spec = Linkage::Cforall )
237        : NamedTypeDecl( loc, name, storage, b, spec ) {}
238
239        const char * typeString() const override { return "typedef"; }
240
241        const Decl * accept( Visitor & v ) const override { return v.visit( this ); }
242private:
243        TypedefDecl * clone() const override { return new TypedefDecl{ *this }; }
244        MUTATE_FRIEND
245};
246
247/// Aggregate type declaration base class
248class AggregateDecl : public Decl {
249public:
250        enum Aggregate { Struct, Union, Enum, Exception, Trait, Generator, Coroutine, Monitor, Thread, NoAggregate };
251        static const char * aggrString( Aggregate aggr );
252
253        std::vector<ptr<Decl>> members;
254        std::vector<ptr<TypeDecl>> params;
255        std::vector<ptr<Attribute>> attributes;
256        bool body = false;
257        readonly<AggregateDecl> parent = {};
258
259        AggregateDecl( const CodeLocation& loc, const std::string& name,
260                std::vector<ptr<Attribute>>&& attrs = {}, Linkage::Spec linkage = Linkage::Cforall )
261        : Decl( loc, name, Storage::Classes{}, linkage ), members(), params(),
262          attributes( std::move(attrs) ) {}
263
264        AggregateDecl* set_body( bool b ) { body = b; return this; }
265
266        /// Produces a name for the kind of aggregate
267        virtual const char * typeString() const = 0;
268
269private:
270        AggregateDecl * clone() const override = 0;
271        MUTATE_FRIEND
272};
273
274/// struct declaration `struct Foo { ... };`
275class StructDecl final : public AggregateDecl {
276public:
277        Aggregate kind;
278
279        StructDecl( const CodeLocation& loc, const std::string& name,
280                Aggregate kind = Struct,
281                std::vector<ptr<Attribute>>&& attrs = {}, Linkage::Spec linkage = Linkage::Cforall )
282        : AggregateDecl( loc, name, std::move(attrs), linkage ), kind( kind ) {}
283
284        bool is_coroutine() const { return kind == Coroutine; }
285        bool is_generator() const { return kind == Generator; }
286        bool is_monitor  () const { return kind == Monitor  ; }
287        bool is_thread   () const { return kind == Thread   ; }
288
289        const Decl * accept( Visitor & v ) const override { return v.visit( this ); }
290
291        const char * typeString() const override { return aggrString( kind ); }
292
293private:
294        StructDecl * clone() const override { return new StructDecl{ *this }; }
295        MUTATE_FRIEND
296};
297
298/// union declaration `union Foo { ... };`
299class UnionDecl final : public AggregateDecl {
300public:
301        UnionDecl( const CodeLocation& loc, const std::string& name,
302                std::vector<ptr<Attribute>>&& attrs = {}, Linkage::Spec linkage = Linkage::Cforall )
303        : AggregateDecl( loc, name, std::move(attrs), linkage ) {}
304
305        const Decl * accept( Visitor& v ) const override { return v.visit( this ); }
306
307        const char * typeString() const override { return aggrString( Union ); }
308
309private:
310        UnionDecl * clone() const override { return new UnionDecl{ *this }; }
311        MUTATE_FRIEND
312};
313
314/// enum declaration `enum Foo { ... };`
315class EnumDecl final : public AggregateDecl {
316public:
317        bool isTyped; // isTyped indicated if the enum has a declaration like:
318        // enum (type_optional) Name {...}
319        ptr<Type> base; // if isTyped == true && base.get() == nullptr, it is a "void" type enum
320        enum class EnumHiding { Visible, Hide } hide;
321
322        EnumDecl( const CodeLocation& loc, const std::string& name, bool isTyped = false,
323                std::vector<ptr<Attribute>>&& attrs = {}, Linkage::Spec linkage = Linkage::Cforall,
324                Type const * base = nullptr, EnumHiding hide = EnumHiding::Hide,
325                std::unordered_map< std::string, long long > enumValues = std::unordered_map< std::string, long long >() )
326        : AggregateDecl( loc, name, std::move(attrs), linkage ), isTyped(isTyped), base(base), hide(hide), enumValues(enumValues) {}
327
328        /// gets the integer value for this enumerator, returning true iff value found
329        // Maybe it is not used in producing the enum value
330        bool valueOf( const Decl * enumerator, long long& value ) const;
331
332        const Decl * accept( Visitor & v ) const override { return v.visit( this ); }
333
334        const char * typeString() const override { return aggrString( Enum ); }
335
336
337private:
338        EnumDecl * clone() const override { return new EnumDecl{ *this }; }
339        MUTATE_FRIEND
340
341        /// Map from names to enumerator values; kept private for lazy initialization
342        mutable std::unordered_map< std::string, long long > enumValues;
343};
344
345/// trait declaration `trait Foo( ... ) { ... };`
346class TraitDecl final : public AggregateDecl {
347public:
348        TraitDecl( const CodeLocation& loc, const std::string& name,
349                std::vector<ptr<Attribute>>&& attrs = {}, Linkage::Spec linkage = Linkage::Cforall )
350        : AggregateDecl( loc, name, std::move(attrs), linkage ) {}
351
352        const Decl * accept( Visitor & v ) const override { return v.visit( this ); }
353
354        const char * typeString() const override { return "trait"; }
355
356private:
357        TraitDecl * clone() const override { return new TraitDecl{ *this }; }
358        MUTATE_FRIEND
359};
360
361/// With statement `with (...) ...`
362class WithStmt final : public Decl {
363public:
364        std::vector<ptr<Expr>> exprs;
365        ptr<Stmt> stmt;
366
367        WithStmt( const CodeLocation & loc, std::vector<ptr<Expr>> && exprs, const Stmt * stmt )
368        : Decl(loc, "", Storage::Auto, Linkage::Cforall), exprs(std::move(exprs)), stmt(stmt) {}
369
370        const Decl * accept( Visitor & v ) const override { return v.visit( this ); }
371private:
372        WithStmt * clone() const override { return new WithStmt{ *this }; }
373        MUTATE_FRIEND
374};
375
376/// Assembly declaration: `asm ... ( "..." : ... )`
377class AsmDecl : public Decl {
378public:
379        ptr<AsmStmt> stmt;
380
381        AsmDecl( const CodeLocation & loc, AsmStmt * stmt )
382        : Decl( loc, "", {}, {} ), stmt(stmt) {}
383
384        const AsmDecl * accept( Visitor & v ) const override { return v.visit( this ); }
385private:
386        AsmDecl * clone() const override { return new AsmDecl( *this ); }
387        MUTATE_FRIEND
388};
389
390/// C-preprocessor directive `#...`
391class DirectiveDecl : public Decl {
392public:
393        ptr<DirectiveStmt> stmt;
394
395        DirectiveDecl( const CodeLocation & loc, DirectiveStmt * stmt )
396        : Decl( loc, "", {}, {} ), stmt(stmt) {}
397
398        const DirectiveDecl * accept( Visitor & v ) const override { return v.visit( this ); }
399private:
400        DirectiveDecl * clone() const override { return new DirectiveDecl( *this ); }
401        MUTATE_FRIEND
402};
403
404/// Static Assertion `_Static_assert( ... , ... );`
405class StaticAssertDecl : public Decl {
406public:
407        ptr<Expr> cond;
408        ptr<ConstantExpr> msg;   // string literal
409
410        StaticAssertDecl( const CodeLocation & loc, const Expr * condition, const ConstantExpr * msg )
411        : Decl( loc, "", {}, {} ), cond( condition ), msg( msg ) {}
412
413        const StaticAssertDecl * accept( Visitor & v ) const override { return v.visit( this ); }
414private:
415        StaticAssertDecl * clone() const override { return new StaticAssertDecl( *this ); }
416        MUTATE_FRIEND
417};
418
419/// Inline Member Declaration `inline TypeName;`
420class InlineMemberDecl final : public DeclWithType {
421public:
422        ptr<Type> type;
423
424        InlineMemberDecl( const CodeLocation & loc, const std::string & name, const Type * type,
425                Storage::Classes storage = {}, Linkage::Spec linkage = Linkage::Cforall,
426                std::vector< ptr<Attribute> > && attrs = {}, Function::Specs fs = {} )
427        : DeclWithType( loc, name, storage, linkage, std::move(attrs), fs ), type( type ) {}
428
429        const Type * get_type() const override { return type; }
430        void set_type( const Type * ty ) override { type = ty; }
431
432        const DeclWithType * accept( Visitor& v ) const override { return v.visit( this ); }
433private:
434        InlineMemberDecl * clone() const override { return new InlineMemberDecl{ *this }; }
435        MUTATE_FRIEND
436};
437
438}
439
440#undef MUTATE_FRIEND
441
442// Local Variables: //
443// tab-width: 4 //
444// mode: c++ //
445// compile-command: "make install" //
446// End: //
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.